科创中国

中药活性成分作为中医药发挥疗效的药效物质基础，在中医药防病治病过程中起着不可或缺的作用。目前，中药活性成分多数从药用植物中直接提取分离，随着新药开发及中药产业化对单体活性成分的需求增大，这种中药活性成分获取方式不仅难以满足日益增长的需求，而且势必会对中药资源及环境造成不可逆的破坏。近年来，通过发掘药用活性成分生物合成关键基因，利用合成生物学原理，设计和改造微生物菌株来生产天然药用活性产物被认为是一种极具潜力的资源获取方法。雷公藤红素是一个重要的木栓烷型三萜，由于其独特构型和显著活性而备受关注，但决定其化学构型的生物合成关键酶基因研究却尚未开展。本成果首次从药用植物雷公藤中发掘到两条多产物的木栓酮合酶，通过酵母异源表达，RNAi实验和前体饲喂实验证实了这两条木栓酮合酶基因参与了雷公藤红素的生物合成，其产物木栓酮为雷公藤红素的母核前体；首次揭示了雷公藤红素从氧鲨烯环化成其母核结构的分子机制；此外，通过定向突变和合成生物学策略构建了高产雷公藤红素前体木栓酮的酵母工程菌，首次实现在酵母中异源高产木栓酮。